KR100880386B1 - 신규한 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속층과 수지층을 포함하고 있는 외장부재의 내부에 충방전용 전극조립체를 포함하고 있는 전지로서, 상기 외장부재 외측부, 바람직하게는, 실링부위의 적어도 일부에 소정 두께의 몰딩부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 신규한 구조의 이차전지와, 그것을 포함하고 있는 중대형 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지는 외장부재의 외측부에 몰딩부가 형성되어 있어서 기계적 강성이 우수하므로 카트리지와 같은 별도의 부재를 사용하지 않고도 전지팩을 구성할 수 있으며, 외측부의 실링부위를 몰딩부로 보강한 경우에는 기계적 강성과 더불어 우수한 밀봉력을 제공하므로, 이러한 이차전지들을 단위전지로 하여 구성된 전지팩은 전체적으로 콤팩트한 구조와 상대적으로 작은 중량으로 제조될 수 있고 전지팩의 조립공정이 크게 단축될 수 있으며 구조적 안정성이 우수하므로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 동력원으로 바람직하게 사용될 수 있다.

Description

신규한 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩 {Secondary Battery of Novel Structure and Battery Pack Having the Same}
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다;
도 3은 및 도 4는 단위전지로서 도 2의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시도 및 정면도이다;
도 5는 도 3의 이차전지의 변형예의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다;
도 7은 단위전지로서 도 6의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시도이다;
도 8은 도 6의 이차전지의 변형예의 사시도이다;
도 9 내지 도 11은 각각 단위전지로서 도 8의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시도, 그것의 정면도 및 측면도이다;
도 12, 도 13 및 도 15는 본 발명의 또다른 실시예들에 따른 이차전지들의 사시도들이다;
도 14는 단위전지로서 도 13의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시 도이다;
도 16은 단위전지로서 도 15의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시도이다.
본 발명은 신규한 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지 케이스로서의 외장부재의 외측부, 바람직하게는, 실링부위에 소정 두께의 몰딩부를 포함하고 있어서, 향상된 기계적 강성과 밀봉성을 가지는 이차전지와, 이러한 이차전지를 포함함으로써 구조적 안정성이 우수하고 전체적으로 콤팩트하며 중량이 작고 조립공정이 단축된 전지팩을 제공한다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다.
중대형 전지팩은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므 로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지팩의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트를 외장부재로 사용하는 파우치형 전지가 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부(15)에 전극조립체(도시하지 않음)를 수납한 상태로 접촉부위인 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)를 접착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 접착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 접착할 수도 있다. 양측면(14a)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14b)와 하단부(14c)에는 전극 리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극 리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
그러나, 파우치형 전지(10)는 충방전 과정에서 전지 본체(13)가 팽창 및 수축을 거듭하므로, 상단부(14b) 및 하단부(14c), 특히 양측면(14a)의 열융착 부위가 분리되기 쉬울 뿐만 아니라, 외장부재(14) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일부 선행기술에서는 외장부재(14)의 외측부 실링부위를 에폭시 수지, 실리콘 수지 등으로 재차 도포하거나 충분한 기계적 강성을 가진 별도의 부재에 전지를 각각 장착하여 이를 적층하는 등의 방법을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 방법으로는 우수한 밀봉력을 제공하지 못할 뿐만 아니라, 전지팩의 중량 및 크기를 증가시키고 조립공정을 복잡하게 만드는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 파우치형 전지와 같은 박형 전지에서 외장부재의 기계적 강성을 향상시키고 바람직하게는 실링부위의 밀봉력을 더욱 향상시킬 수 있는 신규한 구조의 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 별도의 부재를 사용하지 않고도 적층하여 전지팩을 구성할 수 있는 신규한 구조의 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 목적은 상기와 같은 이차전지를 단위전지로서 포함함으로써, 구조적 안정성이 우수하고 전체적으로 콤팩트 구조와 작은 중량을 가지며 조립공정이 더욱 간소한 중대형 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 금속층과 수지층을 포함하고 있는 외장부재의 내부에 충방전용 전극조립체를 포함하고 있는 전지로서, 상기 외장부재의 외측부의 적어도 일부에 소정 두께의 몰딩부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전체적으로 얇은 두께를 가진 박형 이차전지로서, 전지 케이스를 이루는 외장부재는 금속층과 수지층을 포함하고 있는, 바람직하게는, 라미네이트 구조로 이루어져 있다. 이러한 이차전지의 대표적인 예로는 외장부재로서 알루미늄과 수지의 라미네이트 시트를 사용하는 파우치형 전지를 들 수 있다. 상기 파우치형 전지에서 외장부재는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 1 단위의 접이식 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조; 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조 등을 들 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지는 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.
상기 전극조립체는 충방전이 가능할 수 있도록 양극과 음극이 구성되어 있으며, 예를 들어, 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조로서 젤리-롤 방식 또는 스택형 방식으로 이루어져 있다. 상기 전극조립체의 양극과 음극은 그것의 전극 탭이 직접 전지의 외부로 돌출된 형태이거나, 또는 상기 전극 탭이 별도의 리드에 접속되어 전지의 외부로 돌출된 형태일 수 있다. 전극 탭 또는 전극 리드의 돌출방향은 특별히 제한되는 것은 아니며, 전지의 상단에 함께 돌출된 형태, 서로 대향하여 전지의 상단과 하단으로 각각 돌출된 형태, 서로 직각으로 전지의 상단과 측면으로 각각 돌출되어 있는 형태 등 다양할 수 있다.
본 발명의 특징 중의 하나는, 앞서 설명한 바와 같이, 외장부재의 외측부의 적어도 일부에 소정 두께의 몰딩부가 형성되어 있다는 점이다. 따라서, 몰딩부는 외장부재의 기계적 강성을 향상시켜 전지모듈 등의 제조에 적합한 구조적 안정성을 제공한다.
상기 몰딩부는 바람직하게는 외장부재 외측부 중 실링부위의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 이러한 몰딩부는 기계적 강성과 더불어 실링부위의 밀봉력을 놓여 수분의 침투를 막고 전해액의 누출을 방지하여 준다. 일반적으로, 라미네이트 구조의 상하 외장부재를 상호 밀봉하였을 때에는 주로 열과 압력을 강하여 접촉부위를 일체로서 접착시키는 방식이 사용된다. 따라서, 이러한 실링부위에 몰딩부가 그것을 외면을 감싸는 형태로 형성되어 있는 경우에는 밀봉력을 더욱 높일 수 있다. 바람직한 예에서, 상기 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부위에 각각 형성되어 있거나, 또는 상기 양측면 실링부위와 상단부 및/또는 하단부의 실링부위에도 형성되어 있을 수 있다. 상하단부의 실링부위에 형성된 몰딩부는 파우치형 전지의 밀봉력 향상과 함께 그것의 기계적 강성을 더욱 높여 주는 역할을 한다.
상기 소정의 두께는 밀착된 외장부재의 두께 이상의 크기를 의미하며, 바람직하게는 전지 본체의 두께 이상의 크기를 가진다. 이와 같이, 몰딩부의 두께가 전지 본체의 두께보다 클 경우, 전지들은 몰딩부로 인해 일정한 거리 만큼 이격된 상태로 안정적으로 적층될 수 있으므로, 충방전시 전지 본체의 두께가 변화되는 것을 용인할 수 있는 완충부위가 형성되고, 또한 충방전시 전지 본체로부터 발생하는 열이 제거될 수 있도록 냉매용 유로가 형성될 수 있다. 상기 냉매는 전지 본체의 방열을 이룰 수 있는 물질로서, 예를 들어, 공기, 액체 등일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부위 전체를 따라 각각 형성되어 있어서, 전지팩의 제조를 위해 이차전지들을 적층할 때, 구조의 안정성이 더욱 향상될 수 있다. 경우에 따라서는, 몰딩부가 외장부재의 양측면 실링부위 전체를 따라 형성되어 있고, 동시에 상기와 같은 몰딩부가 별도의 부재로서 외장부재의 상단부 및/또는 하단부에 결합되는 구조일 수 있다.
외장부재의 외측부에 몰딩부를 형성하는 방법은, 예를 들어, 상하 외장부재의 접촉부위를 밀봉하고 전지의 해당 외측부를 금형에 위치시킨 후 용융 소재, 열 및/또는 자외선 경화 소재, 탈수 경화소재 등을 소정의 두께로 일체로서 성형하는 방법을 들 수 있다. 몰딩부의 소재는 소정의 두께로서 성형될 수 있고 외장부재의 외측부에 견고하게 부착될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 대표적으로는 플라스틱 수지를 들 수 있지만, 찰흙, 콘트리드 등도 가능하다. 상기 플라스틱 수지는 단량체(monomer), 올리고머(ligomer), 페이스트(paste), 용융 폴리머 등 다양한 형태로 외장부재의 외측부 실링부위에 부가되어 성형(몰딩)될 수 있으며, 경우에 따라서는 강도를 높이기 위한 필러(filer) 등을 함유할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등의 열가소성 플라스틱 수지를 용융 상태로 가하여 냉각시킴으로써 경화시키거나, 에폭시 수지, 페놀 수지 등의 열 및/또는 자외선 경화 수지 등을 액상, 슬러리 상태로 가하고 촉매, 열, 자외선 등의 작용에 의해 경화시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서 목적하는 몰딩부를 형성하는 소재라면 특별히 제한되지 않음은 물론이다.
몰딩부는 외장부재의 외측부를 따라 일정한 두께로 형성될 수도 있지만, 전지팩의 제조를 위해 전지를 적층하였을 때 일정한 냉매용 유로가 형성될 수 있도록 상대적으로 작은 두께의 만입부를 하나 또는 둘 이상 포함할 수도 있다.
경우에 따라서는, 전지팩의 제조를 위해 전지들을 적층할 때 적층된 전지들 간의 체결을 더욱 용이하게 하거나 및/또는 전지팩용 내장 부재(e.g., 전지팩 하우징)에 견고하게 탑재될 수 있도록, 몰딩부에는 체결용 단차, 체결용 홈 및 관통구로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 체결부가 형성될 수 있다. 상기 체결부의 위치는 체결방식에 따라 각각 다를 수 있다.
본 발명은 또한 이러한 이차전지들을 적층하여 구성된 중대형 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩은 고출력 대용량을 목적으로 둘 또는 그 이상의 이차전지(단위전지)들을 적층한 후 전기적으로 연결한 구조로 이루어져 있다. 단위전지의 적층은 별도의 부재없이 상기 단위전지들을 대면하도록 접촉시킨 구조와, 하나 또는 둘 이상의 단위전지들을 별도의 부재에 탑재하여 적층한 구조를 모두 포함하는 개념이다. 앞서 설명한 몰딩부의 두께가 전지 본체의 두께보다 크고 그러한 몰딩부가 전지 외장부재의 2 곳 또는 그 이상의 외측부에 형성되어 있는 경우에는, 별도의 부재없이 적층할 수 있으므로 더욱 컴팩트하고 경량 구조의 전지팩을 제조할 수 있다.
경우에 따라서는, 단위전지들을 일정한 간격으로 배열하고 이들 단위전지들의 외측부의 적어도 일부에 몰딩부를 일체로 형성하여 전지팩을 구성할 수도 있다. 이러한 전지팩은 몰딩부를 단위전지들의 적층 후 형성한다는 점에서 상기의 전지팩과 차이가 있다. 이러한 전지팩의 몰딩부가 다양한 구조를 가짐은 앞서의 설명과 동일하다. 즉, 몰딩부는 각 단위전지의 양측면의 실링부위 전체를 따라 형성될 수 있고, 상하단부의 실링부위에도 선택적으로 형성될 수 있으며, 단위전지들 사이에 냉매용 유로가 형성될 수 있도록 상대적으로 작은 두께의 만입부(여기서는 관통로)가 형성될 수 있고, 별도의 전지팩용 내장 부재(e.g., 전지팩 하우징)에 용이하게 체결될 수 있도록 체결용 단차, 체결용 홈, 관통구 등이 선택적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 중대형 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등과 같이 고출력, 대용량의 전기가 요구되며, 진동, 충격 등과 같은 많은 외력이 가해지는 디바이스의 동력원으로 특히 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 이차전지(100)는 2 단위의 파우치형 외장부재 (140) 사이에 전극조립체(도시하지 않음)가 수납된 상태로 양측면과 상단부(144) 및 하단부(146)가 밀봉되어 있으며, 양극 및 음극 리드(110, 120)는 전지(100)의 상단과 하단으로부터 각각 돌출된 형태로 형성되어 있다. 전극 리드(110, 120)와 외장부재(140) 사이에는 밀봉성을 향상시키기 위하여 필름상의 실링부재(160)가 개재되어 있다. 전지(100)의 양측면 실링부위에는, 전지 본체(130)의 두께보다 약간 두꺼운 몰딩부(200)가 양측면 전체를 따라 균일하게 형성되어 있다. 측면 몰딩부(200)는 상대적으로 취약한 양측면 실링부위의 밀봉력을 더욱 향상시키며 동시에 전지(100)의 기계적 강성을 향상시킨다. 더욱이, 몰딩부(200)는 고출력 대용량의 전지팩을 제조하기 위하여 이차전지(100)를 적층할 때 형틀의 역할도 수행한다. 이러한 측면 몰딩부(200)는, 외장부재(140)의 양측면 실링부위 및 상하단부(144, 146) 실링부위를 각각 열융착시키고, 양측면 실링부위를 금형(도시하지 않음) 상에 위치시킨 후, 예를 들어, 용융 수지를 인서트 사출성형하여 제조할 수 있다.
도 3 및 도 4에는 단위전지로서 도 2의 이차전지를 사용하여 형성된 전지모듈의 사시도 및 정면도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지 본체(130)의 양측면 실링부위에 일체로서 형성된 몰딩부(200)로 인해, 단위전지(100)는 별도의 부재 없이도 안정한 구조의 전지모듈(300)을 구성할 수 있고 단위전지들(100) 사이에는 냉매(e.g., 공기)의 유통을 유로(400)가 형성된다.
그러나, 도 3과 도 4의 전지모듈(130)은, 도 2의 이차전지(100)에서 측면 몰딩부(200)를 형성하기 전에, 이차전지들(100)을 금형 내에 일정한 간격으로 배치한 후 그것의 양측면 실링부위에 몰딩부(200)를 일체로서 형성하여 제조될 수도 있다. 즉, 단위전지들(100)의 적층 후 각각의 단위전지(100)의 측면 몰딩부(200)를 일체로서 형성한다는 점에서 상기와 다르다. 그러나, 결과적으로 얻어진 전지모듈(300)은 별도의 부재를 사용하지 않고도 단위전지들(100)의 적층 구조를 얻을 수 있으며 단위전지들(100) 사이에 냉매용 유로(400)가 형성되어 있다는 점에서도 동일하다.
도 5에는 도 3의 이차전지의 또다른 변형으로서, 전지 본체(131)의 양측면 실링부위에 도 3에서와 동일한 측면 몰딩부(201)가 형성되어 있고, 상단과 하단 실링부위에도 각각 몰딩부(211, 221)가 형성되어 있는 이차전지(101)의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 상하단 몰딩부(211, 221)는 전극 리드(110, 120)가 돌출된 상태로 상하단 실링부위 상에 형성되어 있다.
상하단 몰딩부(211, 221)는 도 3에 대한 설명에서와 같이 열융착에 의한 밀봉을 행한 이차전지(101)를 금형 내에 도입하여 성형함으로써 형성될 수 있다.
그러나, 또다른 예로서 상하단 몰딩부(211, 221)를 별도의 부재로서 미리 성형한 후, 도 3의 이차전지(100)의 상하단 실링부위(144, 146)에 결합시켜 형성할 수도 있다. 이 경우, 상하단 몰딩부(211, 221)와 측면 몰딩부(201)와의 결합력을 놓이기 위하여 상호 접촉부위에 체결구조를 형성하거나 또는 접착제를 부가할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 6의 이차전지(102)는 도 3의 이차전지(100)와 비교하여, 측면 몰딩부(202)에 다수의 만입부(232)가 형성되어 있다는 점에 차이가 있다. 만입부(232)는 측면 몰딩부(202) 중 두께가 상대적으로 얇은 부위를 의미한다. 만입부(232)의 개수는 특별히 제한되지 않는다.
이차전지(102)를 단위전지로서 다수 개 적층하여 도 7에서와 같이 전지모듈(302)을 형성할 때, 이차전지(102)의 양측면에는 만입부(232)에 의해 냉매용 유로(402)가 형성되며, 상단부와 하단부에는 몰딩부가 별도로 형성되어 있지 않아서 개방된 구조의 유로가 형성된다.
또한, 도 6의 이차전지(102)의 변형 예인 도 8을 참조하면, 상단 및 하단 몰딩부(213, 223)에도 만입부(232)가 형성될 수 있다. 도 8의 이차전지(103)는 상하단 몰딩부(213, 223)가 형성되어 있다는 점에서 도 6의 이차전지(102)와 다르며, 측면 몰딩부(203)와 상하단 몰딩부(213, 223)에 각각 만입부(233)가 형성되어 있다는 점에서 도 5의 이차전지(101)와 다르다.
도 8의 이차전지(103)를 단위전지로서 다수 개 적층하여 형성된 전지모듈의 사시도와 그것의 정면도 및 측면도가 각각 도 9 내지 도 11에 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 측면 몰딩부(203) 이외에 상하단 몰딩부(213, 223)가 형성되어 있음으로 인해 전지모듈(302)은 구조적으로 더욱 안정적이다. 또한, 상하단 몰딩부(213, 223)의 만입부(233)로 인해 양측면 뿐 아니라 상단부와 하단부에도 냉매용 유로(403)가 형성되어 충방전시 단위전지에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 충방전시에는 이차전지(103)의 전극 리드(110, 120)에서도 다량의 열이 발생하므로 상하단 몰딩부(213, 223)의 유로(403)는 전극 리드(110, 120)의 방열에도 크게 도움이 된다.
도 12, 도 13 및 도 15에는 본 발명의 이차전지들의 또다른 변형예들이 각각 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 12의 이차전지(104)에서는 측면 몰딩부(204)의 상단과 하단에는 체결용 단차(244)가 형성되어 있고, 도 13의 이차전지(105)에서는 측면 몰딩부(205)에 체결용 단차(245) 이외에 체결용 홈(255)이 측면 방향으로 형성되어 있으며, 도 15의 이차전지(106)에서는 측면 몰딩부(206)에 수직 방향으로 관통구(266)가 형성되어 있다. 이들 체결부위들은 도 14 및 도 16에서와 같이 이차전지들(105, 106)을 단위전지로서 다수 개 적층하여 전지모듈(305, 306)을 구성할 때 이차전지들(105, 106)이 전지팩 하우징(도시하지 않음) 등에 안정적으로 고정될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
예를 들어, 도 14를 참조하면, 도 13의 이차전지(105)를 다수 개 적층하여 전지모듈(305)을 구성하고, 전지모듈(305)의 크기에 상응하는 수납 크기를 가진 전지팩 하우징(도시하지 않음)에 수납할 때, 이차전지들(105)의 측면 몰딩부(205) 상하단에 각각 형성되어 있는 단차(245)는 전지팩 하우징 내부의 체결구(도시하지 않음)와 맞물림으로써 이차전지들을 안정적으로 고정할 수 있다. 또는, 몰딩부(205)의 홈(255)에 전지팩 하우징의 내부에 형성되어 있는 돌출구(도시하지 않음)가 맞물림으로써, 전지팩 하우징의 수납공간에 이차전지들(105)을 정위치시키고, 전극단자들(110, 120)이 돌출된 방향의 전지팩 하우징 상단면에 단차(245)에 맞물리는 체 결구를 가진 별도의 부재를 결합시켜 전지팩을 구성할 수 있다.
또다른 예로서, 도 16을 참조하면, 이차전지(106)를 적층하여 전지모듈(306)을 구성한 후, 측면 몰딩부(206)에 수직으로 형성되어 있는 관통구(266)에 패스너(도시하지 않음)를 삽입하여 전지팩 하우징(도시하지 않음)에 고정함으로써 전지팩을 구성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 다양한 구조의 이차전지와 전지팩이 가능할 수 있으며, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 외장부재의 외측부에 몰딩부가 형성됨으로써 우수한 기계적 강성을 가지므로 카트리지와 같은 별도의 부재를 사용하지 않고도 전지팩을 구성할 수 있고, 상기 몰딩부가 취약한 실링부위에 형성되는 경우에는 기계적 강성과 더불어 밀봉력을 높이므로, 이러한 이차전지들을 단위전지로 하여 구성된 전지팩은 전체적으로 콤팩트한 구조와 상대적으로 작은 중량으로 제조될 수 있고 전지팩의 조립공정이 크게 단축될 수 있으며 구조적 안정성이 우수하므로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 동력원으로 바람직하게 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 금속층과 수지층을 포함하고 있는 외장부재의 내부에 충방전용 전극조립체를 포함하고 있는 전지로서, 상기 외장부재의 외측부의 적어도 일부에 소정 두께의 몰딩부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩부는 외장부재 외측부 중 실링부위의 적어도 일부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 외장부재가 알루미늄과 수지의 라미네이트 시트로 되어 있는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 외장부재는 1 단위의 접이식 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조이거나, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부위에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부위와 상단부 및/또는 하단부의 실링부위에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 두께는 전지 본체의 두께 이상의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부 전체를 따라 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 몰딩부는 외장부재의 양측면 실링부위 전체를 따라 형성되어 있고, 상기 외장부재의 상단부 및/또는 하단부에는 상기 몰딩부에 대응하는 부재가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩부는 상하 외장부재의 접촉부위를 밀봉하고 전지 외장부재의 해당 외측부를 금형에 위치시킨 후 용융 소재, 열 및/또는 자외선 경화 소재, 또는 탈수 경화소재를 소정의 두께로 일체로서 성형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩부에는, 전지팩의 제조를 위해 전지를 적층하였 을 때 일정한 냉매용 유로가 형성될 수 있도록, 상대적으로 작은 두께의 만입부가 하나 또는 둘 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 전지팩의 제조를 위해 전지들을 적층할 때 적층된 전지들 간의 체결을 더욱 용이하게 하거나 및/또는 전지팩용 내장 부재에 견고하게 탑재될 수 있도록, 상기 몰딩부에는 체결용 단차, 체결용 홈 및 관통구로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 체결부가 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 단위전지로서 다수 개 포함하고 있는 중대형 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 별도의 부재 없이 상기 단위전지들을 직접 대면하도록 접촉시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 단위전지들을 일정한 간격으로 배열하여 금형 내에 도입하고 이들 단위전지들의 외측부의 적어도 일부에 몰딩부를 일체로 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전 기오토바이 또는 전기자전거의 동력원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
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